Revisiting 30 years of biofunctionalization and surface chemistry of inorganic nanoparticles for nanomedicine

Abstract

In the last 30 years we have assisted to a massive advance of nanomaterials in material science. Nanomaterials and structures, in addition to their small size, have properties that differ from those of larger bulk materials, making them ideal for a host of novel applications. The spread of nanotechnology in the last years has been due to the improvement of synthesis and characterization methods on the nanoscale, a field rich in new physical phenomena and synthetic opportunities. In fact, the development of functional nanoparticles has progressed exponentially over the past two decades. This work aims to extensively review 30 years of different strategies of surface modification and functionalization of noble metal (gold) nanoparticles, magnetic nanocrystals and semiconductor nanoparticles, such as quantum dots. The aim of this review is not only to provide in-depth insights into the different biofunctionalization and characterization methods, but also to give an overview of possibilities and limitations of the available nanoparticles.

Gold nanostars for efficient in vitro and in vivo real-time SERS detection and drug delivery via plasmonic-tunable Raman/FTIR imaging

“…12 Owing to their biocompatibility, feasible surface modification and tiny size, gold nanoparticles (GNPs) have been used for drug delivery, tumor targeting, gene therapy and photothermal therapy. [5][6][7][8][9][10][11] However, Raman signals are inherently weak for in vivo imaging and drug location tracking. GNPs can provide broad wavelength for Raman scattering.…”

15 years on siRNA delivery: Beyond the State-of-the-Art on inorganic nanoparticles for RNAi therapeutics

“…Probably those relying on nanoparticles hold the best promise to improving stability, cell penetration, increasing administration dose, while enabling the specificity and/or self-tracking properties (via conjugation to antibodies and/or fluorophores) or other nanoparticle dependent properties (magnetic, electric, optical properties). Among the numerous nanoparticle formulations employed for siRNA delivery, here we will focus on inorganic nanoparticles [16], i.e. nanosized structures made by an inorganic material (e.g.…”

Síntese Em Sistemas Microfluídicos De Nanopartículas De Cdte E De Ag Para Estudo Qualitativo De Interação Em Fluxo E Preparação De Filmes Finos Desses Nanomateriais

“…Na nanomedicina tem-se destacado por apresentar uma excelente interação com amostras biológicas (CONDE et al, 2014), o que os torna úteis para aplicações em imagens biomédicas e diagnósticas (OLSSON et al, 2011;WENG e NEETHIRAJAN, 2016 As vantagens da microfluídica, mencionadas anteriormente, foram integradas aos biosensores fluorescentes (TAVARES et al, 2012;NOOR et al, 2013;STANISAVLJEVIC et al, 2015). A síntese de estruturas metálicas é normalmente baseada em técnicas químicas ou físicas.…”

“…As técnicas físicas envolvem frequentemente a deposição de um metal diretamente a partir da mesma fonte de metal que é evaporada e depois depositada em substratos apropriados ou por meio da técnica da ablação laser (ROSSO et al, 2016). Geralmente as nanopartículas metálicas são produzidas por métodos químicos que envolvem a redução de sal do metal nobre por um agente redutor, tais como, tartarato de sódio de potássio, citrato de sódio ou borohidreto de sódio, com mencionado anteriormente (LI e Liu, 2008;PANDOLI et al, 2011;CONDE et al, 2014;NAIR et al, 2014). A síntese de nanopartículas de metal acontece em dois estágios: nucleação (ou pequena formação de "semente") e crescimento (Henglein, 1993 Recentemente, uma grande variedade de NPs com formas variadas já foram relatadas, dentre elas, nanoesferas (PENG et al, 2017), nanofitas ,nanoplacas (XIAO et al, 2016), nanobastões (LANH et al, 2015), e até algumas formas complexas como nanoprismas (SHEN et al, 2017) e nanoflores (HUANG et al, 2012;LIU et al, 2017) Outra dificuldade na realização da síntese de nanopartículas metálicas é a obtenção de suspensões coloidais estáveis, pois NPs possuem uma alta energia superficial, favorecendo termodinamicamente a imediata agregação para a formação de ligações metálicas (MELO JR. et al, 2012).…”

“…O método sintético mais simples e, mais comumente usado, é a redução química de sais metálicos. Nesse método a redução de um sal iônico ocorre na presença de um agente redutor forte por exemplo, o borohidreto de sódio (NaBH4) (LI e LIU, 2008;MELO JR. et al, 2012;CONDE et al, 2014), citrato de sódio e ácido ascórbico (redutores fracos).…”